任意结构三维有限元静力分析的研究

发布时间：2022-12-11 16:35

　　在对一些工作环境复杂的器件进行仿真设计时,比如在航天器上工作的诸多器件,由于其工作环境恶劣,不确定因素较多,器件失效的概率随之大幅上升,所以在进行器件仿真设计时,必须考虑到多方面的因素,正是在这种情况下,多物理场协同仿真设计应运而生,多物理场主要指的是电磁环境,力学环境和热学环境三方面因素,目前业界还没有一个比较成熟的多物理场仿真设计软件。基于国内对多物理场软件自主研发的需求,本论文的研究方向为力学仿真环境的搭建,由于力学分析内容广泛,分支较多,相互渗透,论文选择了三维模型的静力分析作为研究,数值方法上选择有限元法,有限元法原理简单,能够应对任意模型,目前已经成为解决偏微分方程的普遍的数值计算方法,已经广泛运用到各个工程领域和工业领域,相比与其他数值算法,有限元法具有明显优势。本文将以弹性力学基本理论为基础,结合有限元法,采用两种基函数,面向对象编程,对任意三维结构进行静力学分析,获得其在特定静力环境下的形变分布云图,并将分析结果与国外成功的商用软件的仿真的结果进行对比,作出相应的误差分析,最终形成一个成熟的三维模型的静力分析求解器。本论文的主要研究工作包括了如下的几个方面:1、调研国... 

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 弹性力学的基本内容
    1.2 有限单元法的概念和分析过程
    1.3 论文课题的研究意义
    1.4 论文所用到的分析工具和相关软件介绍
    1.5 本论文的结构安排
第二章 弹性力学的有限元法
    2.1 弹性力学基本方程
        2.1.1 静力平衡方程与剪应力互等定理
        2.1.2 弹性力学几何方程
        2.1.3 弹性力学物理方程
    2.2 虚位移原理与最小势能（位能）原理
    2.3 四面体单元的一阶基函数的基本理论
        2.3.1 四面体单元一阶基函数的刚度矩阵
        2.3.2 四面体单元的一阶基函数的载荷列阵
    2.4 体积坐标与二阶基函数
        2.4.1 体积坐标
        2.4.2 四面体单元的二阶基函数的基本理论
        2.4.3 四面体二阶基函数的刚度矩阵和载荷列阵
    2.5 高斯数值积分和有限元收敛理论
        2.5.1 高斯数值积分在有限元中的应用
        2.5.2 有限元解的收敛性理论
    2.6 本章小结
第三章 有限元的程序设计
    3.1 有限元程序设计概述
        3.1.1 信息的读取和预处理
        3.1.2 GSS稀疏存储格式的生成
        3.1.3 后处理
    3.2 四面体单元的一阶基函数程序设计
    3.3 四面体单元的二阶基函数程序设计
    3.4 本章小结
第四章 三维空间问题的静力分析实例
    4.1 本章概要
    4.2 矩形刚体结构的静力分析
    4.3 矩形孔洞结构的静力分析
    4.4 零件模型（一）静力分析
    4.5 零件模型（二）静力分析
    4.6 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]预应力混凝土管桩抗剪承载力计算方法[J]. 凌应轩,李建宏,黄晨.  工程与建设. 2007(01)
[2]某复杂高层钢结构静力弹塑性分析及性能评价[J]. 毛华,丁洁民.  结构工程师. 2006(01)
[3]有限元法的应用现状研究[J]. 于亚婷,杜平安,王振伟.  机械设计. 2005(03)
[4]有限元法及其在生物力学中的应用[J]. 崔红新,程方荣,王健智.  中医正骨. 2005(01)
[5]三峡库区寨坝变形体的渗流变形有限元耦合分析[J]. 吴梦喜,王建锋,苏爱军.  岩土工程学报. 2003(04)
[6]论弹性体力学与受范性体力学中的一般变分原理[J]. 胡海昌.  物理学报. 1954(03)



本文编号：3719121